DE638023C - Unbewickelter, mit Streunasen versehener Anker fuer eine elektromotorische Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung· bezieht sich auf einen unbewickelten, mit Streunasen versehenen Anker für eine elektromotorische Antriebsvorrichtung.

Zweck der Erfindung ist, bei geringem Aufwand eine leistungsfähige Antriebsvorrichtung zu schaffen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß der Übergang vom Ankerpol zu der an ihm vorgesehenen Streunase durch Ecken bzw. nach innen gewölbte Kurven gebildet wird und daß die Streunase auf einem Radius liegt, der wesentlich kleiner als der Radius der Ankerpole ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Streunase in der Drehrichtung durch Flächen begrenzt ist, die unter der Einwirkung des Kraftflusses der Magnetpole der tangentialen Komponente des Kraftflusses eine größere Angriffsfläche bieao ten als der radialen Komponente.

Eine einfache Herstellung des Ankers wird dadurch ermöglicht, daß die Flächen des Ankerpols und diejenigen der Streunasen durch Hochziehen von Lappen der Ankeras bleche gebildet werden.

Elektromotorische Antriebsvorrichtungen, bei denen ein Anker ohne Wicklung durch wechselweises Einschalten von feststehenden Elektromagneten in Drehung versetzt wird, finden wenig Anwendung wegen ihrer geringen Leistungsfähigkeit. Um die Leistungsfähigkeit derartiger Antriebsvorrichtungen zu verbessern, ist der Anker derart ausgebildet, daß er von jedem einzelnen Elektromagneten über einen möglichst großen Winkel mit ausreichendem Drehmoment bewegt wird. Hierdurch wird erreicht, daß man mit einer geringen Anzahl von Elektromagneten und Ankerpolen auskommt und somit einen einfachen und billigen Aufbau und eine ausreichende Leistung der Vorrichtung erzielt. Bei der vorgeschlagenen Anordnung wird zugleich die Zahl der für die Steuerung der Antriebseinrichtung erforderlichen Kontakte kleiner. Da die Dauier der Einschaltung der einzelnen Elektromagnete bei der Verwendung von wenig Elektromagneten und Ankerpolen erheblich länger ist, steht eine größere Zeit für den Feldanstieg zur Verfügung, und damit ist eine bessere Ausnutzung der Magnete gegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Bauart ist eine derartige Vergrößerung des von einem Elektromagneten beherrschten Drehwinkels erzielt worden, daß mit einem nur zweipoligen Anker und nur zwei Elektromagneten bereits ein leistungsfähiger, selbst anlaufender Motor geschaffen ist. Von jedem einzelnen Elektro-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Konrad Müller in Berlin-Spandau.

ÖS8023

magneten wird dabei über einen Winkel von etwa ioo^Q ein ausreichendes Drehmoment ausgeübt.

Ks sind bereits -Motoranker bekannt, welche mehrere Pole besitzen, und bei welchen der Übergang von einem Pol zum anderen durch Ecken bzw. nach innen gewölbte Kurven gebildet wird. Ferner sind Anker bekannt, die mit einer Streunase ausgerüstet sind. Bei ίο diesen bekannten Ankern liegen die Streunasen im wesentlichen auf idem Außenradius der Ankerpole. Beide bekannten Ausführungen werden in der Beschreibung noch näher berücksichtigt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt worden.

Die Fig. 1 zeigt einen Anker bekannter Bauart.

Fig. 2 zeigt einen Anker bekannter Bauart mit Streunasen.

Fig. 3 a bis 3 c zeigen den erfindungsgemäßen Anker in verschiedenen Lagen zu den festen Polen der Antriebsvorrichtung. Die Fig. 3 d zeigt eine Ansicht des Ankers in Richtung des Pfeiles A: Fig. 3 e zeigt eine Ansicht der Fig. 3d in Richtung des Pfeiles B.

Fig. 4 stellt den erfindungsgemäßen Anker in anderer Ausbildung dar.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden' zunächst die Eigenschaften verschiedener bisher bekannter Ankerformen, wie sie in den Fig. ι und 2 dargestellt sind, erörtert.

Der in der Fig. 1 dargestellte Anker hat folgende Eigenschaften: Die Kraftwirkung beginnt praktisch erst dann, wenn sich der Pol des Ankers dicht am Magneten befindet und nimmt dann sehr stark zu. Da der magnetische Fluß von den gegenüberstehenden Kanten (am Magnetpol 2) vorwiegend tangentiale Kräfte ausübt, entsteht Jiur während eines kurzen Drehwinkels ein großes Drehmoment. Sobald sich die Pole etwas mehr überdecken, nimmt das Drehmoment stark ab. Entgegengesetzt verhält sich eine Ankerform nach Fig. 2, welche z. B. bei elektrischen Nebenuhren angewendet wird. Hier wird über einen größeren Drehwinkel ein ziemlich gleichmäßiges Drehmoment ausgeübt. Gegenüber dem Anker nach Fig. 1 besteht aber der Nachteil, daß die auf die exzentrischen PoI-flächen des Ankers wirkenden magnetischen Kräfte in eine sehr große radiale und eine relativ kleine tangentiale Komponente zerlegt werden (s. Magnetpol 1 der Fig. 2). Es wird also nur ein kleines Drehmoment ausgeübt. Die radialen Komponenten der magnetischen Kräfte tragen dabei nur zu einer unerwünschten Erhöhung der Lagerreibung und der Induktivität der Elektromagnete bei. Zu Anfang der Bewegung, wenn der Anker die Polflächen noch nicht bedeckt (s. Magnetpol 2, Fig. 2), tritt in die Ankerspitze ein kleiner Teil des Flusses in tangentialer Richtung ein und wird daher besser ausgenutzt. Da aber ,die Fläche, in welcher der Fluß in tangentialer Richtung wirkt, klein ist und zwischen dem Magnetpol und der Ankerspitze ein großer-Zwischenraum ist, ergibt sich auch hier kein erhebliches Drehmoment.

Die neue Anker form ist in Fig. 3 a bis 3 c in verschiedenen Lagen zu den festen Magnetpolen dargestellt. Die Polfläche des Ankers ist aufgeteilt in einen mit HP bezeichneten großen Pol mit zylindrischer Polfläche und einen kleineren vaitSt bezeichneten Pol (Streu-• nase)'.! Zwischen beiden Polen ist eine Lücke vorgesehen. Die Streunase selbst besitzt wesentlich größere Flächen zur Aufnahme des tangentiale Kräfte hervorrufenden magnetischen Flusses als der Anker nach Fig. 2. Hierdurch wird erreicht, daß bereits in großem Abstand des Ankers von dem anziehenden Pol ein erhebliches Drehmoment geliefert wird (s. Fig. 3 a). Die Streunase St selbst liegt mit ihrem äußersten Punkt auf einem kleineren Radius als die Polfläche des Hauptpoles HP. Dieses ist für den weiteren Verkauf der Ankerdrehung wichtig. Wenn der Anker sich von der Stellung nach Fig. 3 a nach der Stellung von Fig. 3 c bewegt, nehmen die auf die Streunase ausgeübten tangential en Kräfte allmählich ab,.bis sie in Stellung der Fig. 3 c nahezu Null werden. Der jetzt auf die Streunase auftreffende Fluß ist nutzlos, es soll daher sein weiteres Anwachsen vermieden werden. Bei dem Übergang nach der Stellung der Fig. 3 c wirkt sich nun ein kleiner, vorwiegend tangential verlaufender Fkiß aus (s. Fig. 3 c zwischen Magnetpol 2 und dem Hauptpol des Ankers); dieser entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 an Pol 2 gezeigten Fluß und bringt wie dieser über einen verhältnismäßig kleinen Drehwinkel ein sehr großes Drehmoment hervor. Hierbei wird von dem Elektromagnet eine erhebliche Arbeit geleistet, wodurch der Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung verbessert wird. Diese Kraftspitze geht bei der Ankeranordnung . nach Fig. 2 vollständig verloren, weil hier die Streunase und der Hauptpol ohne Unterbrechung ineinander übergehen, so daß der in den Anker eintretende Fluß nur eine geringe, tangential, verlaufende Komponente besitzt. Bei dem neuen Anker wirkt dieser sehr kräftige, tangential verlaufende Fluß ditrch die zwischen Streunase und dem Hauptpol vorgesehene Ecke, wobei diese Wirkung noch erhöht wird, wenn die Streunase einen kleineren Radius als der Hauptpol besitzt. Wie aus Fig. 3 c zu ersehen ist, wird¹ hierdurch in genügend großer magnetischer Wider-

OBS

stand für den Fluß zwischen Streunase und Magnetpol 2 erzielt, so daß der zwischen dem Hauptpol des Ankers und dem festen Pol 2 verlaufende Fluß nur wenig geschwächt wird. S Würde diese Streunase dagegen mit gleichem Radius wie der Hauptpol ausgeführt werden, so ist infolge des geringen magnetischen Widerstandes zwischen Streunase und Magnetpol ein erheblicher Nebenschluß für den zwischen Hauptpol des Ankers und Magnetpol verlaufenden Fluß vorhanden.

Bewegt sich der Anker von der Stellung der Fig. 3 c aus weiter, so beginnen sich die zylindrischen Polflächen des Hauptpoles des Ankers und des Magnetpol es zu überdecken (Fig. 3 a, Pol 1), und mit der Zunahme der überdeckten Fläche nimmt das Drehmoment stark ab, in gleicher Weise wie es auch bei dem in der Fig. 1 dargestellten Anker eintritt.

Der in Fig. 3 a bis 3 ε gezeigte Anker läßt sich in verschiedener Weise verändern zwecks Anpassung an die mit der Antriebsvorrichtung zu erfüllenden Aufgaben. Es kann z. B.

die Streunase in einen größeren Abstand vom Hauptpol gebracht werden, damit zu Beginn eines Ankeranzuges größere Kräfte erreicht werden. Zwischen dem Teil des Ankerweges, in welchem die Streunase, und dem Teil, in welchem der Hauptpol des Ankers wirksam ist, entsteht dann ein Raum mit kleinem Drehmoment. Dieser kann durch eine in der Lücke zwischen Hauptpol und Streunase angeordnete kleine Nase (Fig. 4) ganz oder teilweise ausgeglichen werden, wenn z. B. der angetriebene Apparat ein bestimmtes Drehmoment erfordert.

Der Anker kann aus Blechen, welche senkrecht zu seiner Achse liegen, hergestellt werden, wobei die Polflächen durch Hochziehen bzw. Umbiegen von Lappen gebildet werden.

Es läßt sich! so in einfacher Weise ein Anker herstellen, der wenig Eisen, also wenig Masse, besitzt und an den gewünschten Stellen mit großen Polflächen versehen ist. Es ist ferner 4-5 günstig, daß die Streunase nur ebene Flächen aufweist, welche nicht so genau ausgeführt zu werden brauchen wie z. B. die Kurve, nach welcher der Anker gemäß Fig. 2 gekrümmt ist. Diese Krümmung muß zum mindesten in dem Teil, welcher den größten Radius aufweist, genau ausgeführt werden, damit nicht wesentliche Schwankungen im Drehmoment auftreten. Die Polfläche des Hauptpoles des neuen Ankers erfordert ebenfalls genaue Ausführung, welche aber bei der zylindrischen Polfläche leicht zu erreichen ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Unbewickelter, mit Streunasen versehener Anker für eine elektromotorische Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang Tom Ankerpol zu der an ihm vorgesehenen Streunase durch Ecken bzw. nach innen gewölbte Kurven gebildet wird und daß die Streunase auf einem Radius liegt, der wesentlich kleiner als der Radius der Ankerpole ist.

2. Anker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streunase in der Drehrichtung durch Flächen begrenzt ist, die unter der Einwirkung des Kraftflusses der Magnetpole der tangentialen Komponente des Kraftflusses eine größere Angriffsfläche bieten als der radialen Komponente.

3. Anker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen des Ankerpoles und diejenigen der Streunase durch Hochziehen von Lappen der Ankerbleche gebildet werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen